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Ossidi per un’elettronica flessibile e trasparente

L’utilizzo di film sottili di ossido funzionali sta aprendo la strada allo sviluppo di nuovi dispositivi ad alta potenza e di sensori intelligenti, inaugurando una nuova era nel campo dell’elettronica. Un team di ricercatori finanziati dall’UE ha prodotto nuovi materiali da ossidi di metallo e ha concepito delle tecniche di modellazione utili ad accelerarne lo sviluppo.
Ossidi per un’elettronica flessibile e trasparente
Le nanoparticelle in ossido di metallo hanno proprietà elettriche, magnetiche e meccaniche che consentono la produzione di dispositivi trasparenti attraverso la deposizione a pattern su substrati flessibili a basse temperature. Tali materiali stanno ottenendo un riscontro diffuso, in quanto sono visti come la tecnologia che sarà alla base della prossima generazione di dispositivi elettronici.

Per trarne il massimo, i ricercatori del progetto ORAMA (Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era) hanno adottato un approccio olistico. Il lavoro di ricerca sperimentale sulla sintesi dei materiali a base di ossidi idonei a un’illuminazione a efficienza energetica, all’utilizzo nei display elettronici e al rilevamento chimico è stato basato sulla modellazione delle proprietà dei materiali.

La sintesi del materiale si concentra sugli ossidi dei semiconduttori attivi e sugli ossidi passivi conducenti e trasparenti con strutture binarie, ternarie e quaternarie. Le simulazioni avanzate si sono rivelate uno strumento perfetto per la modellazione di strutture elettroniche a bande, di meccanismi di drogaggio e delle proprietà ottiche degli stessi materiali.

I ricercatori hanno anche prodotto un modello euristico per prevedere la morfologia a film sottile dei film sottili di ossido prodotti dai processi al plasma. Utilizzando la tecnica PIC (particle-in-cell) al plasma, sono stati in grado di simulare la crescita del film.

Dalla collaborazione sono stati sviluppati tre prototipi per dimostrare in quale modo i materiali appena sviluppati potessero essere utilizzati su prodotti specifici. Il prodotto in questione era un’applicazione per volante con display e icone riconfigurabili, sensori di luminosità e di gas. I ricercatori hanno usato tecniche di deposito e modellatura additiva a bassa temperatura e che non generavano danni al fine di integrare i nuovi materiali nel dispositivo.

Nel primo prototipo, i ricercatori hanno sostituito interruttori tradizionali, manopole, cursori e pulsanti con funzioni touchscreen. I materiali con carica positiva di recente sviluppo per il monitoraggio dei gas a bassa concentrazione possono consentire la stampa di questi sensori su sostrati flessibili. Nel terzo prototipo il team del progetto ha sostituito i vetri dei finestrini con lastre di plastica trasparenti, riducendo in tal modo drasticamente i costi e il peso.

Gli innovativi materiali di ossido di metallo a film sottile prodotti consentono lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi elettronici trasparenti e flessibili. Dato che non contengono metalli e sono a basso costo e a basso impatto ambientale, si prevede che nel prossimo futuro gli ossidi metallici potranno essere ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici.

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Keywords

Flessibili, elettronica, film sottili di ossido, sensori, ossido di metallo, silicio